MEJOZE: FUNKCIJA, FĀZES UN TO RAKSTUROJUMS - BIOLOĢIJA - 2025

Meiosis ir par šūnu dalīšanās, kas raksturo eikariotu organismus, kuru dzīves cikls ir posms seksuālas reprodukcijas veids. Šī procesa laikā hromosomu skaits dalāmajās šūnās tiek samazināts uz pusi, tāpēc tas ir arī pazīstams kā “reduktīvā dalīšana”.

Saskaņā ar šūnu teorijas pamatiem "katra šūna nāk no citas šūnas", un ir zināms, ka viena šūna rada citu, izmantojot dalīšanas procesu, kas sastāv no tā iekšējo komponentu (DNS, olbaltumvielu utt.) Dublēšanās. ) un to sadalīšana divās "meitas" šūnās, kas ir praktiski identiskas viena otrai.

Mejozes kopsavilkuma shēma: 1) Hromosomu pavairošana 2) Homoloģisko hromosomu pāru veidošanās 3) Šķērsošana pāri 4) Pirmais meiotiskais dalījums (viena no dublētajām hromosomām katrā meitas šūnā) 5) Otrā mejozes dalīšana (viena hromosoma no katras pa vienai meitas šūnai) (Avots: Pīters Coxhead caur Wikimedia Commons)

Šis process ļauj nodrošināt dzīvības nepārtrauktību un "nemainītu" ģenētiskā materiāla pārnešanu nākamajām paaudzēm. Mejoze notiek gan daudzšūnu organismu šūnās, gan vienšūnu organismos (vienšūņos, raugā un baktērijās, starp citām).

Dažiem organismiem tā ir galvenā reprodukcijas forma, un to sauc par aseksuālu reprodukciju. Tomēr daudzšūnu dzīvo būtņu, kurām ir atšķirīgi attīstības cikli, pavairošana ir nedaudz sarežģītāka un nozīmē, ka visas tā paša organisma šūnas ir veidotas no ļoti īpašas šūnas, ko sauc par zigotu.

Zigota ir procesa, ko sauc par seksuālo reprodukciju, rezultāts - divu gametisku vai seksuālu šūnu saplūšana, ko ražo divi dažādi indivīdi (parasti "vīrietis" un "sieviete") un kuriem ir puse no ģenētiskās informācijas katrs.

Šo dzimuma šūnu ražošanas process ir tāds, kas daudzšūnu organismos ir pazīstams kā meioze, un tā galvenā funkcija ir ražot šūnas ar pusi no hromosomu slodzes, tas ir, haploīdās šūnas.

Mejozes funkcija

Mejoze ir seksuālās reprodukcijas centrālā daļa vai "sirds", kas, šķiet, ir evolucionāri izdevīga "iegūšana", jo to ir pieņēmušas vairums dzīvnieku un augu sugu.

Šis process ietver divu dažādu genomu apvienošanu, kas beidzas ar pēcnācēju veidošanos ar "jaunu" ģenētisko dotāciju, kas savukārt nozīmē mainīguma palielināšanos.

Veicot šo reducējošo šūnu dalīšanu, specializētās šūnas daudzšūnu dzīvnieku un augu ķermenī, kas pazīstamas kā dīgļu līnijas šūnas, rada dzimumšūnas vai gametiskas šūnas, kas, saplūstot, rada šūnu, ko sauc par zigotu. .

Hromosomu skaita samazināšana ar meiozes palīdzību ir būtisks solis abu dzimuma šūnu savienībai, kuras tiek ražotas, lai "reģenerētu" diploīdu hromosomu kompleksu nākamajā paaudzē, nodrošinot sugas nepārtrauktību.

Hromosomu skaita samazināšana ir iespējama, jo meiozes laikā vienai DNS replikācijas kārtai seko divas secīgas hromosomu segregācijas kārtas.

Konkurences priekšrocības

Fakts, ka divi indivīdi seksuāli vairojas, un notiek divu ģenētiski atšķirīgu gametu saplūšana, kuru hromosomas arī iepriekš ir “sajauktas” ar nejaušu procesu palīdzību ”, var nozīmēt evolūcijas priekšrocības no konkurences viedokļa.

Mejoze, kas rada šūnas ar jaunu ģenētisko kombināciju, kas saplūst seksuālās reprodukcijas laikā, ļauj indivīdiem, kas ir šādas reprodukcijas produkts, pielāgoties, lai izdzīvotu vidēs, kas būtiski mainās.

"Kaitīgu" alēļu likvidēšana

Tā kā iedzīvotāji ir pakļauti jaunu alēļu parādīšanās mutācijām (no kurām daudzas var būt kaitīgas vai kaitīgas), mejoze un seksuāla reprodukcija var sekmēt šo alēļu ātru likvidēšanu, novēršot to uzkrāšanos un tālāku izplatīšanos.

Meiozes fāzes

Mejozes procesu var izskaidrot kā šūnas hromosomu "atdalīšanos" vai "sadalījumu", kuras dalīšanas laikā tās hromosomu slodze ir samazināta, kas notiek divos dalījumos, kas pazīstami kā pirmā meiotiskā dalīšana un otrā meiotiskā dalīšana, tas ir pēdējais diezgan līdzīgs mitotiskajam dalījumam.

Kā redzams zemāk, katru no divām meiozēm veido propāze, metafāze, anafāze un telofāze.

Mejozes fāzes (Avots: Boumphreyfr caur Wikimedia Commons)

- Pirmā meiotiskā dalīšana

I meioze jeb pirmā meiotiskā dalīšana sākas ar katra homologā hromosomu pāra (mātes un tēva hromosomas, kuras diploīdie organismi manto no vecākiem) locekļu savienību.

Saskarne

Tāpat kā mitozē, saskarne ir cilmes šūnu cikla fāze, kas notiek pirms mejozes. Šajā posmā notiek vienīgais šūnu DNS replikācijas notikums, kas rada mātes un tēva hromosomas (tās ir diploīdas šūnas), kuras katra sastāv no divām māsas hromatīdām.

I fāze

I meiozes I fāzes laikā savienība vai fizisks kontakts starp homologām hromosomām (divu dažādu vecāku, tēva un mātes ekvivalentas hromosomas) notiek visā to garumā.

Šis notikums ir pazīstams kā sinapses, un tas ir process, kurā tiek piesaistīti četri hromatīdi, divi no katras homologās hromosomas, tāpēc iegūto struktūru sauc par tetrad vai divvērtīgo kompleksu (tetradu skaits šūnā propāzes laikā ir ekvivalents haploidālajam hromosomu skaitam).

Katrā tetradē, kas nav māsa, hromatidos, tas ir, homologās hromosomās, rekombinējas procesā, ko sauc par crossover, kura rezultātā notiek ģenētiskā apmaiņa starp hromosomām, “izgriežot un ielīmējot” nejaušus fragmentus nejaušās vietās, radot jaunas gēnu kombinācijas.

Pēc rekombinācijas notiek homologo hromosomu centromēru atdalīšana, tos apvieno tikai reģioni, kas pazīstami kā hiasmas un kas atbilst krustošanās vietām. Māsas hromatīdi tomēr paliek piestiprināti caur centromēru.

Šajā I meiozes fāzē šūnas aug un sintezē rezerves molekulas. Turklāt tiek novērtēta mikrotubulu vārpstas veidošanās, un vēlīnā I fāzes gadījumā kodola apvalks pazūd un hromatīdu tetradi ir skaidri redzami zem gaismas mikroskopa.

Šī fāze beidzas, kad tetradas iedalās dalāmās šūnas ekvatoriālajā plaknē.

Metafāze I

Metafāzes laikā mikrotubulu vārpstas šķiedras pievienojas homologo hromosomu centromēriem un pretējiem šūnas poliem; Tas ir pretējs tam, kas notiek mitozes laikā, kad māsu hromatīdu centrometri ir pievienoti mikrotubulēm pretējos polos.

I anafāze

Šajā fāzē dublētās homologās hromosomas atdalās, jo, pateicoties vārpstas mikrotubuliem, tās tiek "vilktas" pretējiem šūnas poliem. Pēc tam pie katra pola tiek atrasta nejauša hromosomu kombinācija, bet tikai viens katra homologā pāra loceklis.

I anafāzes laikā māsu hromatīdi paliek piestiprināti viens otram caur centrometriem, kas atšķiras no mitozes, jo mitotiskās anafāzes laikā māsas hromatīdi tiek atdalīti pretējos šūnas polos.

I telofāze

Šajā brīdī hromatīdi “dekondensējas”, tas ir, tie kļūst mazāk pamanāmi zem mikroskopa, zaudējot raksturīgo formu. Kodolu apvalks tiek reorganizēts un notiek meito šūnu citokinēze vai atdalīšana, kurām ir haploīds hromosomu skaits, bet kuras sastāv no dublētām hromosomām (ar abām tām hromatīdām).

Starp teofāzi I un nākamo meiotisko dalījumu ir īss laika posms, kas pazīstams kā interkineze, kaut arī tas nenotiek visos organismos.

- otrā meiotiskā dalīšana

Otrās dalīšanas laikā māsu hromatīdi tiek atdalīti, kā tas notiek mitozes laikā, bet bez DNS atkārtošanās iepriekš.

II fāze

II fāze ir ļoti līdzīga mitotiskajai fāzei. Šajā posmā nav homoloģisku hromosomu savienības un nav krustojuma.

II fāzē hromatīdi atkal kļūst redzami, tas ir, hromatīns kondensējas. Vārpstas šķiedras izstaro no katra pola, izstiepjot to centru virzienā, kas savieno māsu hromatīdus.

Visbeidzot, kodola apvalks pazūd, un mikrotubulas no pretējiem poliem sasniedz katra hromatīda centru, un tie ir izlīdzināti šūnas ekvatoriskajā plaknē.

II metafāze

Metafāze II atšķiras no metafāzes I ar hromatīdu skaitu, kas atrodas ekvatoriālajā plaknē. I metafāzē ir redzami tetradi, savukārt II - tikai vienas un tās pašas hromosomas māsu hromatīdi, tāpat kā mitotiskās metafāzes gadījumā.

II anafāze

Šajā posmā māsa hromatīdi atdalās, kad tie tiek novirzīti uz pretējiem šūnas poliem. Kopš šī brīža katru hromatīdu uzskata par neatkarīgu hromosomu.

II telofāze

Pēc tam telofāzes sākumā kodola apvalks atjaunojas uz neizveidoto homoloģisko hromosomu kopuma, kas tika sadalīta katrā šūnas polī, pēc tam notiek citokinēze vai meitas šūnu atdalīšana.

Diploīdās šūnas meiotiskā dalīšana rada četras haploīdas šūnas, kurām katrai ir atšķirīga gēnu kombinācija, jo notika rekombinācija.

Atsauces

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Būtiskā šūnu bioloģija. Garland zinātne.
2. Bernstein, H., & Bernstein, C. (2013). Meiozes evolucionārā izcelsme un adaptīvā funkcija. Mejozē. IntechOpen.
3. Hunt, PA un Hassold, TJ (2002). Seksam ir nozīme meiozes gadījumā. Zinātne, 296 (5576), 2181–2183.
4. Kleckners, N. (1996). Mejoze: kā tas varētu darboties? Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, 93 (16), 8167-8174.
5. Zālamans, EP, Bergs, LR un Martins, DW (2011). Bioloģija (9. edn). Brūka / Kola, Cengagas mācīšanās: ASV.
6. Villeneuve, AM, & Hillers, KJ (2001). No kurienes meioze? Cell, 106 (6), 647-650.